隨著微處理器主頻迅速發(fā)展到目前的4GHz以上，并由單核轉(zhuǎn)向多核；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率正邁向更高速的40Gbit/s和100Gbit/s，存儲(chǔ)器的性能提升卻遠(yuǎn)落后于摩爾定律，成為了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的性能“瓶頸”，嚴(yán)重制約了計(jì)算、通信等領(lǐng)域的發(fā)展，也促使人們努力去探索更多的新型存儲(chǔ)器件。這其中就包括磁阻內(nèi)存(MRAM)、相變內(nèi)存(PCRAM/PCM)、鐵電隨機(jī)存取內(nèi)存(FeRAM/FRAM)、阻變存儲(chǔ)器(ReRAM)等等，它們各有各的應(yīng)用特點(diǎn)，可擔(dān)任不同的功能角色。尤其是FeRAM存儲(chǔ)器，由于其在需要非易失性、高可靠性、高安全性、高速寫入、低功耗、高讀寫耐久性和抗輻射性等綜合性能的應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)出眾，因而得到了市場的一致好評，產(chǎn)品開發(fā)速度也相對較快。 FeRAM應(yīng)用優(yōu)勢明顯 對于FeRAM鐵電隨機(jī)存取內(nèi)存的目標(biāo)市場，賽普拉斯(Cypress)半導(dǎo)體公司中國區(qū)高級市場工程師林海平歸納道：“總的來說，F(xiàn)eRAM主要適用于系統(tǒng)掉電時(shí)需要快速、可靠地存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并對存儲(chǔ)器的擦寫次數(shù)有特殊要求的應(yīng)用場合，如多動(dòng)能打印機(jī)、工業(yè)控制與自動(dòng)化系統(tǒng)、穿戴式醫(yī)療設(shè)備、測試測量設(shè)備、智能表、流量表、航空航天軍工以及汽車電子等領(lǐng)域?！?

賽普拉斯(Cypress)半導(dǎo)體公司中國區(qū)高級市場工程師林海平

與現(xiàn)有的存儲(chǔ)器相比，F(xiàn)eRAM既具有SRAM快速讀寫的特性，又具有EEPROM、FLASH掉電數(shù)據(jù)不會(huì)丟失的優(yōu)點(diǎn)；并且相比于EEPROM和FLASH，F(xiàn)eRAM還具備幾乎無限次擦寫的使用壽命，而EEPROM的擦寫次數(shù)大概只有100萬次、FLASH也只在10萬次左右。 “在以往的產(chǎn)品開發(fā)過程中，大量的數(shù)據(jù)采集對于工程師來說一直是件頭疼的事情，數(shù)據(jù)需要不斷地高速寫入，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)如EERPOM、FLASH的寫入壽命和讀寫速度往往不能滿足其要求。作為新一代存儲(chǔ)器技術(shù)，F(xiàn)eRAM則可以幫助用戶解決這些問題，因此被廣泛應(yīng)用在儀器儀表、工業(yè)控制、汽車電子等眾多行業(yè)市場上?！备皇客ò雽?dǎo)體(上海)有限公司高級產(chǎn)品工程師伍宏杰說。 據(jù)有關(guān)專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，2014年全球FeRAM整體市場的規(guī)模約為4.9億美元，且至2018年，該市場每年將以平均10%的速度增長。大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器市場仍在不斷發(fā)展與演變的過程中，在產(chǎn)品開發(fā)上的重要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)更佳的產(chǎn)品性價(jià)比、更大的產(chǎn)品容量，以及更低的工作電壓與功耗，伴隨著FeRAM應(yīng)用市場的逐漸成熟，其將有很大機(jī)會(huì)替代相當(dāng)一部分EEPROM 與FLASH的市場。 對此，ROHM相關(guān)負(fù)責(zé)人也同樣指出，F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器現(xiàn)階段市場的不斷擴(kuò)大以及向新應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張是可以預(yù)見的。相對于FLASH等已有的非易失存儲(chǔ)器來說，F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器擁有100萬倍以上的重寫次數(shù)，重寫速度大約為150n秒，主要針對的是車載導(dǎo)航和車載音響等車載輔助設(shè)備、智能電表等工業(yè)設(shè)備、復(fù)印機(jī)等辦公設(shè)備，以及電視會(huì)議系統(tǒng)和照相機(jī)等消費(fèi)電子設(shè)備市場，用于平時(shí)獲取原始數(shù)據(jù)及緊急備份等用途。憑借著現(xiàn)有非易失存儲(chǔ)器所無法實(shí)現(xiàn)的重寫次數(shù)和重寫速度，F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器可以達(dá)成對應(yīng)用的最優(yōu)化，從而對整體系統(tǒng)的成本控制做出貢獻(xiàn)。 本文下一頁：市場范圍不斷向外拓展 {pagination} 市場范圍不斷向外拓展 就目前實(shí)際的使用情況，林海平進(jìn)一步介紹道：“目前FeRAM的用戶反饋非常良好，因?yàn)槲覀儙椭麄兘鉀Q了掉電關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及無限次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的難題。工程師已經(jīng)對這類產(chǎn)品相當(dāng)熟悉，從消費(fèi)電子的多功能打印機(jī)、智能表，到工業(yè)設(shè)備、高可靠性的數(shù)控設(shè)備、汽車電子以及航空航天設(shè)備等等，F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器都已取得了規(guī)?；瘧?yīng)用的成果?！? 據(jù)介紹，賽普拉斯目前新推出2Mb系列的FeRAM總共包含5個(gè)產(chǎn)品型號，其中，F(xiàn)M25V20A支持33MHz以及40Mhz SPI接口，最高可支持-40～105℃的溫度范圍；CY15B102A-SXE是支持25MHz SPI接口的符合AEC-Q100認(rèn)證的汽車級芯片；FM28V201及FM28V202A則為并行異步接口的FeRAM產(chǎn)品。針對產(chǎn)品選型，林海平建議，用戶在選用FeRAM存儲(chǔ)器前可以考慮三個(gè)方面：一、是否需要不停地往存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)要求在系統(tǒng)斷電的時(shí)候不會(huì)丟失；二、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量不會(huì)太大，一般在幾十Kb到幾Mb之間；三、系統(tǒng)是否需要存儲(chǔ)在斷電瞬間的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如果有這三項(xiàng)需求，則可以考慮采用FeRAM存儲(chǔ)器。

富士通半導(dǎo)體(上海)有限公司高級產(chǎn)品工程師伍宏杰

另一方面，伍宏杰也提到，F(xiàn)eRAM還有一個(gè)特點(diǎn)是可以幫助用戶節(jié)省一些外部元件(如備用電池)和縮減PCB電路板空間，在提升產(chǎn)品性能的同時(shí)還能令用戶節(jié)約成本，這也是許多用戶愿意選用這一方案的主要原因之一。目前富士通FeRAM產(chǎn)品線涵蓋SPI和IIC串行接口，及并行接口；未來時(shí)間內(nèi)，公司計(jì)劃繼續(xù)完善其產(chǎn)品線，將更多高可靠性的FeRAM新產(chǎn)品帶入到不同的應(yīng)用市場上。例如在工業(yè)控制領(lǐng)域，很多用戶需要大容量的存儲(chǔ)，富士通會(huì)通過開發(fā)一些大容量FeRAM來滿足這些行業(yè)用戶的要求。此外，公司還會(huì)考慮在單體FeRAM產(chǎn)品中增加一些電路單元，如RTC、看門“狗”之類的功能，以符合某些工業(yè)應(yīng)用的特定需求，同時(shí)還會(huì)為用戶增添更多的附加價(jià)值，省去外部部分元件的成本，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。而在生產(chǎn)和供貨方面，由于富士通掌握著FeRAM整體開發(fā)、量產(chǎn)及組裝程序，加上多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，使得公司能夠保證FeRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)，目前富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步降低成本價(jià)格，實(shí)現(xiàn)大容量化。 羅姆集團(tuán)旗下LAPIS Semiconductor的最新FeRAM產(chǎn)品是2Mbit SPI接口的FeRAM“MR45V200A”，其工作頻率最大為34MHz、電源電壓范圍2.7～3.6V、溫度范圍 -40～85℃，可滿足工業(yè)設(shè)備和車載輔助設(shè)備等對溫度要求較高的應(yīng)用場所；另外，為了保證較高的連續(xù)可靠性，所有產(chǎn)品都搭載了ECC(錯(cuò)誤修正功能)，并采用了Cu導(dǎo)線對接口。ROHM相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，在未來的產(chǎn)品開發(fā)上，將通過1T1C元件構(gòu)造使產(chǎn)品陣容不斷擴(kuò)大，并逐步縮小存儲(chǔ)器元件的體積，預(yù)計(jì)中容量產(chǎn)品線(4M～16Mb)將得到擴(kuò)充，以推動(dòng)FeRAM存儲(chǔ)器市場的進(jìn)一步擴(kuò)展。 本文下一頁：新型存儲(chǔ)器技術(shù)百花齊放 {pagination} 新型存儲(chǔ)器技術(shù)百花齊放 除了FeRAM存儲(chǔ)技術(shù)之外，近年來，磁阻內(nèi)存(MRAM)、相變內(nèi)存(PCRAM/PCM)和阻變內(nèi)存(ReRAM)等其它類型的新一代存儲(chǔ)器在開發(fā)上都取得了顯著進(jìn)展，各主要研發(fā)機(jī)構(gòu)均紛紛公布了新產(chǎn)品的量產(chǎn)時(shí)間表。 根據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)顧問機(jī)構(gòu)Coughlin Associates的報(bào)告指出，因?yàn)榫邆涫‰娕c非揮發(fā)特性，全球磁阻內(nèi)存MRAM/STT MRAM市場的營收規(guī)?？赏?013年的1.9億美元，到2019年成長至21億美元左右，期間的復(fù)合年平均成長率(CAGR)預(yù)計(jì)為50%。之所以能夠獲得如此高速有增長，主要在于MRAM是一種低耗電力且寫入速度極快的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，且即便切斷電源資料也不會(huì)消失；和現(xiàn)行主流存儲(chǔ)器DRAM相比，MRAM的存儲(chǔ)容量及寫入速度可大幅提高至10倍，且搭載MRAM的電子產(chǎn)品的耗電力可縮減至2/3。 目前，全球真正實(shí)現(xiàn)MRAM芯片量產(chǎn)的廠商是Everspin Technologies，產(chǎn)品最大內(nèi)存容量為64Mb，預(yù)計(jì)128Mb、1Gb的MRAM將會(huì)在未來兩年內(nèi)上市，且1Gb產(chǎn)品有望進(jìn)入消費(fèi)類電子市場。另據(jù)報(bào)導(dǎo)，東芝也將攜手韓國SK Hynix于2016年度量產(chǎn)MRAM內(nèi)存，此外，三星電子、美光等公司都是MRAM開發(fā)領(lǐng)域中的佼佼者。 盡管MRAM有取代DRAM與SRAM的潛力，但另一方面，市場人士普遍認(rèn)為，這一過程還需要等待相當(dāng)長的一段時(shí)間。有分析師指出，最終價(jià)格與容量密度才是決定MRAM是否能大規(guī)模取代DRAM 或SRAM的關(guān)鍵，雖然其低功耗特性很吸引人，但大多數(shù)企業(yè)組織并不會(huì)去做那樣的整體擁有成本(TCO)估算；而在目前DRAM與閃存搭配各自的技術(shù)演進(jìn)仍是市場的主角，還沒有被立即取代的可能性。 在相變內(nèi)存(PCRAM/PCM)的開發(fā)上，寧波市時(shí)代全芯科技有限公司是繼韓國三星、美國美光之后，第三家擁有90 納米相變存儲(chǔ)制造技術(shù)的企業(yè)。該公司董事長張龍表示：“PCM與閃存一樣是非揮發(fā)性的，但它比閃存更耐用。不僅如此，PCM極大地提高了云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心里大數(shù)據(jù)交換與處理的速度，可以讓人們更快速地獲得想要的信息?！睂幉〞r(shí)代全芯PCM芯片建設(shè)一期項(xiàng)目從去年1月起落戶寧波鄞州工業(yè)園區(qū)，總投資約1.5億美元，預(yù)計(jì)明年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品正式下線生產(chǎn)，可達(dá)到年產(chǎn)10萬片相變存儲(chǔ)器的規(guī)模。 而在大容量阻變存儲(chǔ)器(ReRAM)的開發(fā)方面，近期，美光和索尼在國際固態(tài)電路研討會(huì)上表示，兩家公司所組成的共同研發(fā)小組正通過27納米制造工藝，致力于16Gb高速ReRAM的商用化開發(fā)，并預(yù)計(jì)在2015年量產(chǎn)ReRAM芯片，新產(chǎn)品將用于存儲(chǔ)級內(nèi)存(SCM)，以彌補(bǔ)DRAM與NAND閃存性能的不足。另據(jù)了解，該ReRAM的容量不僅超過了目前的DRAM，而且具備了超過NAND閃存的高速性，數(shù)據(jù)傳輸速度在讀取時(shí)為1GB/秒，寫入時(shí)為200MB/秒，訪問等待時(shí)間在讀取時(shí)為2μs，寫入時(shí)為10μs，電阻變化元件采用CuTe膜和絕緣膜的雙層構(gòu)造，通過銅離子的移動(dòng)在元件內(nèi)部形成電導(dǎo)電橋來改變電阻值，儲(chǔ)存器單元由一個(gè)可選晶體管和電阻變化元件所構(gòu)成。

相關(guān)閱讀：
• 超級內(nèi)存技術(shù)NVDIMM驚艷亮相，將改變服務(wù)器存儲(chǔ)格局
• 后來者居上，F(xiàn)RAM助力中國高端醫(yī)療電子系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)
• JEDEC發(fā)布低功耗存儲(chǔ)器LPDDR4標(biāo)準(zhǔn)，吞吐量翻倍n2Oesmc

本文為《國際電子商情》原創(chuàng)，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載